Scleral Cross-linking Met behulp van riboflavine en UV-A straling voor de preventie van Axial Bijziendheid in een konijn Model
Summary
We tonen het effect van de sclerale verknoping met riboflavine en UVA op een axiale verlenging konijn oog. Axiale verlenging werd geïnduceerd in 13 dagen oude New Zealand konijnen (mannen en vrouwen) door hechten hun rechter oog oogleden (tarsorrhaphy).
Abstract
Kortzichtige mensen, vooral die met een ernstige bijziendheid, hebben een hoger dan normaal risico op cataract, glaucoom, netvliesloslating en chorioretinale afwijkingen. Bovendien, pathologische myopie is een veel voorkomende onomkeerbare oorzaak van slechtziendheid en blindheid 1-3. Onze studie toont het effect van verknoping sclerale gebruik riboflavine en UV-A straling op de ontwikkeling van axiale bijziendheid in een konijnenmodel. De axiale lengte van de oogbol werd gemeten door A-scan ultrasound in Nieuw-Zeelandse witte konijnen van 13 dagen (mannelijk en vrouwelijk). Het oog Vervolgens onderging 360 ° conjunctivale peritomy met sclerale verknoping, gevolgd door tarsorrhaphy. Axiale verlenging werd in 13 dagen oude Nieuw-Zeeland konijnen geïnduceerd door het hechten van hun rechter oog oogleden (tarsorrhaphy). De ogen werden onderverdeeld in kwadranten en elk kwadrant hadden twee sclerale bestraling zones, elk met een oppervlakte van 0,2 cm² en een straal van 4 mm. Verknoping werd uitgevoerd druppelsgewijs 0,1%dextran-vrij riboflavine-5- fosfaat op de bestraling zones 20 seconden voordat UV-A straling en elke 20 sec gedurende de 200 seconden bestralingstijd. UVA-straling (370 nm) werd toegepast loodrecht op de sclera op 57 mW / cm² (totaal UVA lichte dosis, 57 J / cm²). Tarsorrhaphies werden verwijderd op dag 55, gevolgd door herhaalde axiale lengte metingen. Deze studie toont aan dat sclerale verknoping met riboflavine en UV-A straling effectief voorkomt occlusie veroorzaakte axiale verlenging in een konijn model.
Introduction
Bijziendheid is de meest voorkomende van de refractieafwijkingen. De prevalentie van bijziendheid in de USA en Europa is naar verluidt ongeveer 30% en in Aziatische landen treft tot 60% van de bevolking 1,2. Bijziend progressie optreedt in tot 50% van de bijzienden, meestal met een snelheid van ongeveer -0,5 dioptrie over een periode van twee jaar 3. De kosten voor de gezondheidszorg opgelegd door bijziendheid zijn aanzienlijk, met inbegrip van de kosten voor brillen, contactlenzen en refractieve chirurgie en kosten in verband met de verhoogde gezondheidsrisico's van glaucoom, cataract, netvliesloslating en visuele handicap 4-6.
In dierstudies van bijziendheid, wordt het zicht vermindering geïnduceerd door ooglid hechten 7-10, plaatsing van een occlusie op korte afstand van de oog- en hoornvlies 11 tatoeëren. Voor kunstmatige bijziendheid te komen in deze studies het occlusie proces moet worden uitgevoerd op zeer jonge dieren, omdat er geen zicht deprivatie experimenten Carried op volwassen exemplaren zijn succesvol gebleken.
Een van de belangrijke kenmerken van ernstige myopie is een pathologische verandering van de sclera met geleidelijke verdunning van de sclera, waarschijnlijk als gevolg van een verstoorde terugkoppelingsmechanisme van emmetropization na visuele deprivatie 12 of door bepaalde stofwisselingsziekte van de sclera, zoals in Ehlers Danlos 13. Uiteindelijk beide mechanismen leiden tot rekken en dunner worden van de sclera, netvlies en choroidea te wijten aan structurele afwijkingen van de kortzichtige sclera, zoals een verminderde collageen vezeldiameter 14,15 en ongeregeldheden fibrillogenese 16.
Verschillende studies hebben aangetoond dat een verminderde collageen verknoping is een belangrijke factor in het verzwakken werkwijze volgens de bijziende sclera 17-18. Wollensak et al. 19-21 geïnduceerd collageen verknoping door toepassing van de fotosensibilisator riboflavine en ultraviolet A (UVA) straling (370 nm)en merkte een belangrijke, 157% verhoging van de stijfheid van varkens en menselijke sclera in vitro 19 en een stijging van 465% in konijn sclerale rigiditeit in vivo (Young's modulus) 20. Verknoping had ook een langdurig effect op konijn sclera in vivo: stijfheid toe met 320,4% na 3 dagen, 277,6% na 4 maanden en 502% na 8 maanden (Young's modulus) 22.
Therapeutische pogingen om bijziende progressie te arresteren zijn gepubliceerd 23-26 maar het succes van deze methoden is omstreden. Geen efficiënte middelen ter voorkoming van progressieve bijziendheid is gevonden tot nu toe.
Het ontstaan van bijziendheid is nog steeds controversieel, en de behandeling ervan vormt een uitdaging. Op basis van deze bevindingen wordt verondersteld dat sclerale verknoping als middel voor sclera gebaseerde behandeling van bijziendheid progressie kan dienen. Het doel van deze studie is om de sclerale collageen crosslinki onderzoekenng effect op de ontwikkeling van axiale bijziendheid geïnduceerd door occlusie zichtas.
Protocol
Representative Results
Discussion
We presenteren de eerste in vivo studie van het voorkomen van axiale bijziendheid in een konijnenmodel middels crosslinking technologie riboflavine en UV-bestraling. Hoewel verschillende proefdieren kan worden gebruikt in dit type onderzoek, kozen we konijnen vooral door de grootte van de ogen en de noodzaak om verknoping te voeren op het sclerale oppervlak.
We vonden dat het blootstellen van het konijn sclera en het hechten van de bovenste en onderste oogleden procedures toegepast …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
De auteurs zijn dankbaar aan mevrouw Dalia Sela en de heer Emi Sharon voor hun professionele en uitstekende technische werkzaamheden in het laboratorium.
Materials
| 2-0 braided silk non-needled sutures | ETHICON | W193 | |
| 4-0 braided silk ivory color | ETHICON | W816 | |
| 0.1% dextran-free riboflavin-5-phosphate 1mg:1ml | Concept for Pharmacy Ltd | D2-5025 | |
| UV A (370nm) light source | O/E LAND Inc | NCSU033B | |
| Beveled down custom made fiber optic | Prizmatix Ltd | ||
| 26G lacrimal cannula | Beaver-visitec International Ltd. | REF581276 | |
| 25G tapered hydrodelineator [Blumenthal] | Beaver-visitec International Ltd. | REF585107 | |
| 13 days old rabbits | Harlan | 1NZWR40 | |
| Ultrasonic biometer | Allergan-Humphrey | 820-519 | |
| Skin marker | Devon | 4237101664X |
References
- McBrien, N. A., Gentle, A. Role of the sclera in the development and pathological complications of myopia. Prog. Retin. Eye Res. 22, 307-338 (2003).
- Saw, S. M., Gazzard, G., Au Eong, K. -. G., Tan, D. T. H. Myopia: attempts to arrest progression. Br. J. Ophthalmol. 86, 1306-1311 (2002).
- Bullimore, M. A., Jones, L. A., Moeschberger, M. L., Zadnik, K., Payor, R. E. A retrospective study of myopia progression in adult contact lens wearers. Invest Ophthalmol Vis Sci. 43, 2110-2113 (2002).
- Rose, K., Smith, W. E., Morgan, I., Mitchell, P. The increasing prevalence of myopia: implications for Australia. Clin. Exp. Ophthalmol. 29, 116-120 (2001).
- Saw, S. M., Gazzard, G., Shih-Yen, E. C., Chua, W. H. Myopia and associated pathological complications. Ophthal. Physiol. Opt. 25, 381-391 (2005).
- Tano, Y. Pathologic myopia – where are we now. Am. J. Ophthalmol. 134, 645-660 (2002).
- Greene, P. R., Guyton, D. L. Time course of rhesus lid-suture myopia. Exp. Eye Res. 42, 529-534 (1986).
- McBrien, N. A., Norton, T. T. The development of experimental myopia and ocular component dimensions in monocularly lid-sutured tree shrews (Tupaia belangeri). Vision Res. 32, 843-852 (1992).
- McKanna, J. A., Casagrande, V. A. Reduced lens development in lid-suture myopia. Exp. Eye Res. 26, 715-723 (1978).
- Shapiro, A. Experimental visual deprivation and myopia. Doc. Ophthalmol. Proc. Ser. 28, 193-195 (1981).
- Wiesel, T. N., Raviola, E. Increase in axial length of the macaque monkey eye after corneal opacification. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 18, 1232-1236 (1979).
- Weiss, A. H. Unilateral high myopia: optical components, associated factors and visual outcomes. Br J Ophthalmol. 87, 1025-1031 (2003).
- Mechanic, G. Crosslinking of collagen in a heritable disorder of connective tissue: Ehlers-Danlos syndrome. Biochem. Biophys. Res. Com. 47, 267-272 (1972).
- Curtin, B. J., Iwamoto, T., Renaldo, D. P. Normal and staphylomatous sclera of high myopia. An electron microscopic study. Arch. Ophthalmol. 97, 912-915 (1979).
- Liu, K. R., Chen, M. S., Ko, L. S. Electron microscopic studies of the scleral collagen fibre in excessively high myopia. J. Formosan Med. Assoc. 85, 1032-1038 (1986).
- Funata, M., Tokoro, T. Scleral change in experimentally myopic monkeys. Graefes Arch. Clin. Exp. Ophthalmol. 228, 174-179 (1990).
- McBrien, N. A., Norton, T. T. Prevention of collagen cross-linking increases form deprivation myopia in tree shrew. Exp. Eye Res. 59, 475-486 (1994).
- Iomdina, E. N., Daragan, V. A., Ilyina, E. E. Certain biomechanical properties and cross linking of the scleral shell of the eye in progressive myopia. Proceedings of XIVth Congress on Biomechanics. Paris: International Society of Biomechanics. , 616-617 (1993).
- Wollensak, G., Spörl, E., Seiler, T. Riboflavin / ultraviolet-A-induced collagen crosslinking for the treatment of keratoconus. Am. J. Ophthalmol. 135, 620-627 (2003).
- Wollensak, G., Spörl, E. Collagencrosslinking of human and porcine sclera. J. Cataract Refract. Surg. 30, 689-695 (2004).
- Wollensak, G., Iomdina, E., Dittert, D. -. D., Salamatina, O., Stoltenburg, G. Cross-linking of scleral collagen in the rabbit using riboflavin and UVA. Acta Ophthalmol. Scand. 83, 477-482 (2005).
- Wollensak, G., Iomdina, E. Long-term biomechanical properties of rabbit sclera after collagen crosslinking using riboflavin and ultraviolet (UVA). Acta Ophthalmol. 87, 193-198 (2009).
- Wildsoet, C. F., Norton, T. T. Toward controlling myopia progression. Optom. Vis. Sci. 76, 341-342 (1999).
- Avetisov, E. S., Tarutta, E. P., Iomdina, E. N., Vinetskaya, M. I., Andreyeva, M. I. Nonsurgical and surgical methods of sclera reinforcement in progressive myopia. Acta Ophthalmol. Scand. 75, 618-623 (1997).
- Thompson, F. B. A simplified sclera reinforcement technique. Am. J. Ophthalmol. 86, 782-790 (1978).
- Whitmore, W. G., Curtin, B. J. Scleral reinforcement: two case reports. Ophthalmic Surg. 18, 503-505 (1987).
- Dotan, A., Kremer, I., Livnat, T., Zigler, A., Weinberger, D., Bourla, D. Scleral cross-linking using riboflavin and ultraviolet-A radiation for prevention of progressive myopia in a rabbit model. Exp Eye Res. 127, 190-195 (2014).
